周一至周日 8:00-22:30(免长途费):
学术咨询:400-888-9411 订阅咨询:400-888-1571
当前位置:万博体育max官网成为娱乐者的首选之地期刊网 > 工程论文 > 施工技术论文 > 正文
施工技术论文( 共有论文资料 641 篇 )
推荐期刊
热门杂志

上软下硬地层施工关键技术探析

2021-05-21 16:56 来源:施工技术论文 人参与在线咨询

摘要:大断面矩形顶管穿越上部为粉土、粉质黏土、底部为中风化泥岩的上软下硬地层,使得顶管施工复杂性,且对设备要求极高;对此,要求广大技术员务必要把握各项关键技术,确保大断面的矩形顶管施工得以顺利完成。大断面矩形顶管穿越上软下硬施工关键技术研究运用各种学科方法、基础理论及实践成果,确保本次课题研究的客观性及精准性,同时,希望可以为后续更多技术专家和学者对此类课题的实践研究提供有价值的指导或者参考。

关键词:矩形顶管;大断面;上软下硬地层;泥岩施工;关键技术

在粉土、粉质黏土、中风化泥岩上软下硬地层中开展大断面陡坡度的矩形顶管施工作业,专业性很强,涉及的关键性技术多,复杂性较为突出。需在施工前对顶管机设备进行优化,减小设备本身的缺陷,更加适应上软下硬地层的施工;同时,对中风化泥岩进行预处理,减小在顶管施工过程中的阻力。因而,综合分析大断面的矩形顶管处穿越上软下硬的施工作业关键技术,有着一定的现实意义和价值。

1工况

韶光站位于长沙市芙蓉区人民东路和规划韶光路的十字交叉路口,车站沿者人民东路,并向着东西方向敷设;3#、4#出入口位于韶光站的北侧,人行通道顶管下穿人民东路。3#出入口处人行通道长度为54.8m,坡度为2.5%,5.147m~8.219m覆土;4#出入口处人行通道长度为49.95m,坡度为2.5%,4.513m~6.705m覆土。顶管管节宽度是7.5m、高是5.4m、壁厚是0.5m。3#、4#出入口的顶管地层由上向下依次为沥青路面、素填土、粉质黏土、粉土、圆砾、中风化泥岩;隧道洞身穿越的地层主要是粉质黏土、粉土、圆砾、中风化泥岩。3#、4#出入口人行通道顶管地质剖面图,详见下图。

2技术工艺

2.1测量和测点埋设节点。结合施工图,复测业主交桩点,实施平面布置放样作业,建立测量控制望、埋设建筑物、各个管线监测点等;完成前期测量工作,为顶管的始发奠定基础。顶管调试、始发前,校核洞门环精度和始发导轨标高、反力架安装角度等;需依照着监测方案各项表,将顶管段部位监测点布设好,实施初始值采集[1]。

2.2井下准备工作节点。一是,安装始发导轨。结合隧道设计轴线、顶管掘进轴线安装始发导轨,将始发导轨所在具体高度、位置计算出来。始发导轨尺寸为6.25m×1.4m×1.1m(长×宽×高),横向钢筋采用C25@185、纵向钢筋采用C16@200、箍筋采用C16@200布置,混凝土采用C40、P8混凝土浇筑。控制始发导轨高程和顶进轴线平行,导轨高程实际偏差应当在3mm范围内,导轨中心位置水平位移应当在3mm以上。二是,后靠墙的浇筑。顶管机主顶油缸反力架与附属结构墙之间存在空隙,需要在顶管机下井前,浇筑后靠墙。后靠墙尺寸约为9m×5.8m(长×宽),厚度为1m。横向钢筋采用C16@300、纵向钢筋采用C25@200布置,混凝土采用C40、P8混凝土浇筑。提供顶管机顶进时所需的反力,因此后靠墙须具有足够的刚度和强度。三是,洞门帘布安装。为了防止始发顶进时泥土、地下水从矩形顶管机壳体和洞门的间隙处流失,以及顶管掘进机尾部通过洞门后触变泥浆浆液的流失,在始发时需安装洞门密封装置,洞口密封采用折叶式密封压板+帘布橡胶板。

2.3大断面顶管机安装调试节点。顶管机下井组装顺序:(始发台定位安装)→前盾(下)→尾盾(下)→螺旋输送机→前盾(上)→尾盾(上)→刀盘→反力架→顶进油缸→连接各种管路→准备调试→试顶进。顶管机下井吊装期间,需保证缓慢、平稳,防止受碰撞与冲击。在调试前组装顶管机,连接油管。组装和连接完毕后,即可进行液压系统,润滑系统,配电系统,注浆系统,以及各种仪表的空载调试,空载调试的目的主要是检查设备是否能正常运转[3]。

2.4大断面矩形顶管施工节点。一是,顶管始发。在顶管始发过程中应考虑到它的安全性和可靠性,保证始发安全,止水效果很好,沉降量可控,顶管机姿态正常。顶进机头进入加固区初始顶进速度应放慢。顶管机进入原状土后,为防止机头“磕头”,宜适当提高顶进速度,使正面土压力稍大于理论计算值,以减少对正面土体的扰动及出现地面沉降。顶管机彻底进入洞门后,需检查洞口止水装置是否有损坏,如有损坏应立即整修,确保泥水、浆液的不外漏。二是,大断面矩形顶管参数的设置。本工程采用土压平衡式顶管机,利用压力仓内的土压力来平衡开挖面的土体,达到对顶管正前方开挖面土体支护的目的,并控制好地面沉降。因此平衡土压力的设定是顶进施工的关键,土压力采用Rankine压力理论进行计算。土压平衡式顶管机的土压力值设定的上限为:P上=P1+P+P3土压力值设定的下限为:P下=P1+Pa+P3P上—顶管机土压力值设定的上限值(kN/m2);P下—顶管机土压力值设定的下限值(kN/m2);P1—超载系数(kN/m2),取20kN/m2;P—静止土压力(kN/m2);Pa—主动土压力(kN/m2);P3—预备压力,土压平衡顶管取10~20kN/m2,此处根据施工经验取20kN/m2。综上,大断面矩形顶管施工土压力最初设定值如下表所示。大断面矩形顶管施工土压力为理论计算值,只能作为顶进土压力的最初设定值,随着顶进的不断进行,土压力值应根据其他实际顶进参数、地面沉降监测数据作相应的调整。三是,顶进速度控制。为保持土仓压力的稳定,顶进速度必须与螺旋输送机的转速相符合,同时必须兼顾注浆,确保触变泥浆能均匀填实管节与地层的空隙,起到润滑作用,根据施工的实际情况确定并调整顶进速度控制顶进油缸的推力。初始阶段不宜过快,一般控制在5~10mm/min左右,正常施工阶段可控制在10~20mm/min左右。四是,顶进姿态控制。顶管机采用直线型导向系统。在始发井处设置激光经纬仪,在设备侧设置导向靶,利用激光经纬仪在导向靶上的光斑位置判断当前土压平衡顶管机的姿态。同时在机内设置双轴倾角传感器,可以精确监控土压平衡顶管机的俯仰和滚动变化。两种措施相辅相成为顶管顶进姿态提供依据。

2.5触变泥浆式减阻节点和泥浆置换作业。一是,触变泥浆式减阻节点。因施工现场处于复杂的地质环境中,为将顶进的阻力减少,管节在顶进操作期间,需运用触变泥浆来实现减阻,所压入泥浆于管壁外部形成相应泥浆套,形成润滑状态,可减少管节外壁周边的摩阻力,起到润滑作用;同时也能填充管节外壁与土体之间的间隙,防止地面出现沉降。二是,泥浆置换作业节点。一个顶段完成后,为防止后期地面出现沉降,需要对管节外壁进行注水泥浆液,把原注入的膨润土泥浆置换出来。浆液压注从管节底部入手,依照着管节顺序依次奇数节压注,之后从顶管通道尾部数节往前压注。底部压注完成后,按如上顺序压注管节中部,最后是管节顶部,循环直到完成。

2.6顶管在上软下硬地层中作业。一是在顶进前,对中风化泥砂岩层进行预处理,提前采用履带式钻机钻孔的方式对侵入顶管通道的中风化泥砂岩全部进行预处理,钻孔直径120mm。履带式钻机把中风化泥岩的岩层面打透,然后往水平钻孔里面填充膨润土,浸泡中风化泥质粉砂岩,减小顶管顶进时的顶力。二是从刀盘主轴孔压注泥浆和增稠剂,以增加土体和易性和平衡土体的压力,保持砂层开挖面稳定;减慢顶进速度,使中风化泥岩与泥浆充分搅拌均匀;在顶进过程中,应该随时注意开挖面前端的土压力情况,保证使开挖面前端不发生坍塌。

3结语

从总体上来说,大断面的矩形顶管穿越上软下硬的施工关键技术的应用,主要是以测量和测点埋设、井下准备工作、大断面矩形顶管机安装调试、大断面矩形顶管施工、触变泥浆式减阻节点和泥浆置换作业、顶管在上软下硬地层中作业等为主,需广大施工技术人员能够有效把握这些技术,注重各项技术的有效应用,以确保项目的顺利完工。

参考文献:

[1]魏庆温.盾构穿越上软下硬地层施工关键技术研究[J].万博体育max官网成为娱乐者的首选之地科技期刊数据库(全文版)工程技术,2016,08(26):00253.

[2]赵先鹏.穿越上软下硬地层盾构隧道施工控制技术研究[D].西南交通大学,2012.

[3]杨宝.盾构穿越上软下硬及硬岩段施工技术分析[J].城市道桥与防洪,2018(4):157-158.

作者:张国林 吴祯 陈云强 单位:中国水利水电第十一工程局有限公司

推荐期刊阅读全部
.